DE102018124922B4 - Diesel hybrid drive technology with urea-free NOx conversion - Google Patents
Diesel hybrid drive technology with urea-free NOx conversion Download PDFInfo
- Publication number
- DE102018124922B4 DE102018124922B4 DE102018124922.5A DE102018124922A DE102018124922B4 DE 102018124922 B4 DE102018124922 B4 DE 102018124922B4 DE 102018124922 A DE102018124922 A DE 102018124922A DE 102018124922 B4 DE102018124922 B4 DE 102018124922B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- exhaust gas
- fuel
- engine
- diesel engine
- addition
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 title description 8
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 131
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 128
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 111
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims abstract description 48
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 25
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 25
- 238000011017 operating method Methods 0.000 claims description 18
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 9
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 claims description 8
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000004071 soot Substances 0.000 claims description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 4
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 24
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 24
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 11
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 8
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 5
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 5
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N Dimethyl ether Chemical compound COC LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- ASQQEOXYFGEFKQ-UHFFFAOYSA-N dioxirane Chemical compound C1OO1 ASQQEOXYFGEFKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002816 fuel additive Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000001141 propulsive effect Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000003685 thermal hair damage Effects 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/101—Three-way catalysts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
- B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
- B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
- B60K6/48—Parallel type
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
- B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
- B60W10/06—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of combustion engines
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
- B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
- B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
- B60W20/10—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand
- B60W20/15—Control strategies specially adapted for achieving a particular effect
- B60W20/16—Control strategies specially adapted for achieving a particular effect for reducing engine exhaust emissions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
- B60W30/18—Propelling the vehicle
- B60W30/188—Controlling power parameters of the driveline, e.g. determining the required power
- B60W30/1882—Controlling power parameters of the driveline, e.g. determining the required power characterised by the working point of the engine, e.g. by using engine output chart
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
- F01N3/0814—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with catalytic converters, e.g. NOx absorption/storage reduction catalysts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
- F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
- F01N3/0842—Nitrogen oxides
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
- F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
- F02D41/024—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/30—Controlling fuel injection
- F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
- F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
- F02D41/402—Multiple injections
- F02D41/405—Multiple injections with post injections
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
- F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
- F02M26/06—Low pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust downstream of the turbocharger turbine and reintroduced into the intake system upstream of the compressor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
- F02M26/14—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system
- F02M26/15—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system in relation to engine exhaust purifying apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
- F01N2240/28—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a plasma reactor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2590/00—Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines
- F01N2590/11—Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines for hybrid vehicles
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
- F01N2610/03—Adding substances to exhaust gases the substance being hydrocarbons, e.g. engine fuel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
- F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
- F02D41/024—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus
- F02D2041/026—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus using an external load, e.g. by increasing generator load or by changing the gear ratio
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
- F02D2250/18—Control of the engine output torque
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
- F02D2250/18—Control of the engine output torque
- F02D2250/26—Control of the engine output torque by applying a torque limit
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
- F02D2250/32—Air-fuel ratio control in a diesel engine
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/62—Hybrid vehicles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Transportation (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug mit einem Dieselmotor (11) und einem Elektromotor (12), wobei die Antriebsvorrichtung (10) umfasst:- eine Abgas-Nachbehandlungsvorrichtung (13), zur Behandlung des Abgases (34) des Dieselmotors (11), wobei die Abgas-Nachbehandlungsvorrichtung (13) eine Abgaspassage (14) aufweist, an der in Flussrichtung des Abgases (34) angeordnet sind:◯ Eine steuerbare Kraftstoff-Beigabevorrichtung (17), um dem Abgas (34) in der Abgaspassage (14) Kraftstoff beizugeben;◯ Einen Katalysator (20) zur Entfernung von Stickoxiden (NOx) aus dem Abgas (34) durch Reaktion mit dem beigegebenen Kraftstoff;- Eine Steuereinrichtung (23) zur Steuerung der Kraftstoff-Beigabe;dadurch gekennzeichnet , dass die Steuereinrichtung (23) dazu ausgebildet ist,- im Hochlast-Betrieb (MODE 1) der Antriebsvorrichtung (10) die Kraftstoff-Beigabevorrichtung (17) derart zu steuern, dass durch eine Kraftstoff-Beigabe in das Abgas (34) (Nach-Motor-Beigabemenge) das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases (34) im Bereich des Katalysators (20) einem Soll-Wert angenähert wird, der nahe dem stöchiometrischen Gleichgewicht liegt; UND- eine Bedarfsmenge für eine Kraftstoff-Beigabe im Dieselmotor (11) (In-Motor-Beigabemenge) zu ermitteln, die zusätzlich zu der Nach-Motor-Beigabemenge erforderlich ist, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases (34) im Bereich des Katalysators (20) dem Soll-Wert anzunähern; UND- eine Beigabe-Steueranweisung für den Dieselmotor (11) zu erzeugen, damit im Hochlast-Betrieb (MODE 1) der Antriebsvorrichtung (10) die In-Motor-Beigabemenge an Kraftstoff beigegeben wird;- eine Kompensations-Steueranweisung für den Elektromotor (12) zu erzeugen, damit eine überschüssige Leistung (Pex) des Dieselmotors (11), die aus der In-Motor-Beigabemenge resultiert, durch den Elektromotor (34) aufgenommen wird.Drive device for a vehicle with a diesel engine (11) and an electric motor (12), the drive device (10) comprising: - an exhaust gas aftertreatment device (13) for treating the exhaust gas (34) of the diesel engine (11), the exhaust gas - Aftertreatment device (13) has an exhaust gas passage (14) on which are arranged in the flow direction of the exhaust gas (34): ◯ a controllable fuel addition device (17) to add fuel to the exhaust gas (34) in the exhaust gas passage (14); ◯ A catalytic converter (20) for removing nitrogen oxides (NOx) from the exhaust gas (34) by reaction with the added fuel; - A control device (23) for controlling the addition of fuel; characterized in that the control device (23) is designed for this purpose - In high-load operation (MODE 1) of the drive device (10) to control the fuel addition device (17) in such a way that the air-fuel is added by adding fuel to the exhaust gas (34) (post-engine addition quantity) Ratio of the A bgases (34) in the area of the catalytic converter (20) is approached to a target value which is close to the stoichiometric equilibrium; AND- to determine a required amount for a fuel addition in the diesel engine (11) (in-engine addition amount), which is required in addition to the after-engine addition amount to keep the air-fuel ratio of the exhaust gas (34) in the range of the catalytic converter (20) to approach the target value; AND - to generate an addition control instruction for the diesel engine (11) so that the in-engine addition amount of fuel is added to the drive device (10) in high-load operation (MODE 1); - a compensation control instruction for the electric motor (12 ) to generate so that an excess power (Pex) of the diesel engine (11), which results from the in-engine addition amount, is absorbed by the electric motor (34).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebstechnik für Hybrid-Diesel-Fahrzeuge, insbesondere für Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, die einen Dieselmotor und einen Elektromotor als kombiniert betreibbare Fahrantriebe aufweisen.The present invention relates to a drive technology for hybrid diesel vehicles, in particular for passenger vehicles or trucks, which have a diesel engine and an electric motor as travel drives which can be operated in combination.
In der Praxis ist es bekannt, Dieselmotoren mit einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung auszustatten, die Stickoxide durch Beigabe eines separaten Reduktionsmittels in einem Katalysator für eine selektive Katalyse zu reduzieren. Bei dem Reduktionsmittel handelt es sich in der Regel um Ammoniak, der beim Zerfall von eingespritztem Harnstoff in der Abgaspassage entsteht. Es ist aber auch möglich, Ammoniak direkt als Reduktionsmittel beizugeben. Der Katalysator ist in der Regel ein SCR-Katalysator.In practice it is known to equip diesel engines with an exhaust gas aftertreatment device to reduce the nitrogen oxides by adding a separate reducing agent in a catalytic converter for selective catalysis. The reducing agent is usually ammonia, which is formed when injected urea breaks down in the exhaust gas passage. But it is also possible to add ammonia directly as a reducing agent. The catalytic converter is usually an SCR catalytic converter.
Andererseits ist es bekannt, zur Einsparung von Kraftstoff und Verbrennungsemissionen einen Dieselmotor zusätzlich mit einem Elektromotor zu kombinieren, um einen Hybridantrieb zu schaffen. Bei einem Hybridantrieb wird eine Lastverteilung zwischen dem Dieselmotor und dem Elektromotor ermöglicht. Der Elektromotor kann sowohl unter Entnahme von elektrischer Energie aus einem elektrischen Fahrenergiespeicher eine Vortriebsleistung erzeugen, als auch unter Rekuperation (Aufladung) des Fahrenergiespeichers eine mechanische Leistung aufnehmen, die von dem Dieselmotor und/oder aus der Dynamik des Fahrzeugs stammen kann.On the other hand, it is known to additionally combine a diesel engine with an electric motor in order to save fuel and combustion emissions in order to create a hybrid drive. With a hybrid drive, load distribution between the diesel engine and the electric motor is made possible. The electric motor can generate propulsive power by drawing electrical energy from an electrical driving energy store, as well as absorbing mechanical power with recuperation (charging) of the driving energy store, which can come from the diesel engine and / or from the dynamics of the vehicle.
So wird beispielsweise in der Schrift
Dieselmotoren haben im Vergleich zu anderen Brennkraftmaschinen wie beispielsweise Benzinmotoren deutlich höhere Herstellungskosten, bieten aber einen deutlich niedrigeren CO2-Ausstoß und haben einen an sich geringeren Kraftstoffverbrauch. Es hat sich gezeigt, dass eine Antriebsvorrichtung, die einen Dieselmotor, einen Elektromotor und einen mit Urea bzw. Ammoniak betriebenen SCR-Katalysator kombiniert, derart hohe Herstellungskosten mit sich bringt, dass diese Antriebsform vom Kunden nicht angenommen wird.Compared to other internal combustion engines, such as gasoline engines, diesel engines have significantly higher production costs, but they offer significantly lower CO2 emissions and, per se, have lower fuel consumption. It has been shown that a drive device that combines a diesel engine, an electric motor and an SCR catalyst operated with urea or ammonia entails such high manufacturing costs that this type of drive is not accepted by the customer.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Antriebstechnik für ein Fahrzeug mit einem Dieselmotor und einem Elektromotor aufzuzeigen, die insbesondere geringere Herstellungskosten aufweist und die strengen Emissionsrichtlinien für CO2- und Stickoxid-Emissionen einhalten kann. Die Antriebstechnik umfasst eine Antriebsvorrichtung und ein Betriebsverfahren für die Antriebsvorrichtung. Die Erfindung löst die Aufgabe durch die Kennzeichenmerkmale der eigenständigen Ansprüche.The object of the present invention is to provide an improved drive technology for a vehicle with a diesel engine and an electric motor, which in particular has lower manufacturing costs and can comply with the strict emission guidelines for CO2 and nitrogen oxide emissions. The drive technology comprises a drive device and an operating method for the drive device. The invention solves the problem by the characterizing features of the independent claims.
Die Antriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung kann mit einem Diesel-Hybrid-Antrieb, d.h. mit einer Kombination aus einem Dieselmotor und einem Elektromotor der o.g. Art kombiniert werden. Alternativ kann die Antriebsvorrichtung selbst den Dieselmotor und/oder den Elektromotor sowie etwaig deren zugehörige Steuerkomponenten umfassen.The drive device according to the present disclosure can be used with a diesel hybrid drive, i. with a combination of a diesel engine and an electric motor of the above Kind be combined. Alternatively, the drive device itself can comprise the diesel engine and / or the electric motor and any associated control components thereof.
Nachfolgend wird ein erster Aspekt der Offenbarung erläutert, der für sich allein oder in Kombination mit weiteren Aspekten, die unten erläutert werden, zur Lösung der Aufgabe beiträgt.A first aspect of the disclosure is explained below, which alone or in combination with further aspects, which are explained below, contributes to solving the problem.
Die Antriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Abgas-Nachbehandlungsvorrichtung zur Behandlung des Abgases des Dieselmotors. Die Abgas-Nachbehandlungsvorrichtung weist eine Abgaspassage auf, an oder in der entlang der Flussrichtung des Abgases eine steuerbare Kraftstoff-Beigabevorrichtung und ein Katalysator angeordnet sind. Die Kraftstoff-Beigabevorrichtung ist dazu vorgesehen und ausgebildet, dem Abgas in der Abgaspassage einen Kraftstoff beizugeben. Dabei kann es sich insbesondere um den (Diesel)Kraftstoff handeln, der auch für den Betrieb des Dieselmotors verwendet wird. Die Abgas-Nachbehandlungsvorrichtung ist mit anderen Worten dazu ausgebildet, eine Nach-Motor-Injektion auszuführen.The drive device according to the present disclosure includes an exhaust gas aftertreatment device for treating the exhaust gas of the diesel engine. The exhaust gas aftertreatment device has an exhaust gas passage on or in which a controllable fuel addition device and a catalytic converter are arranged along the flow direction of the exhaust gas. The fuel adding device is provided and designed to add a fuel to the exhaust gas in the exhaust gas passage. This can in particular be the (diesel) fuel that is also used to operate the diesel engine. In other words, the exhaust gas aftertreatment device is designed to carry out a post-engine injection.
Der Katalysator der Abgas-Nachbehandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung ist zur Entfernung von Stickoxiden (NOx) aus dem Abgas vorgesehen und ausgebildet, und zwar durch Umwandlung der Stickoxide unter Verwendung des beigegebenen Kraftstoffs. Darüber hinaus kann der Katalysator dazu ausgebildet sein, Stickoxide zu speichern bzw. zu adsorbieren.The catalyst of the exhaust gas aftertreatment device according to the present disclosure is provided and designed for removing nitrogen oxides (NOx) from the exhaust gas, to be precise by converting the nitrogen oxides using the added fuel. In addition, the catalytic converter can be designed to store or adsorb nitrogen oxides.
Die Abgas-Nachbehandlungsvorrichtung umfasst weiterhin eine Steuereinrichtung zur Steuerung der KraftstoffBeigabe.The exhaust gas aftertreatment device further comprises a control device for controlling the addition of fuel.
Die Kraftstoff-Beigabe erfolgt bevorzugt nicht nur als Nach-Motor-Injektion sondern zusätzlich durch eine In-Motor-Injektion.The fuel is preferably added not only as a post-engine injection but also via an in-engine injection.
Die Beigabe von Kraftstoff in das Abgas erfolgt in einer solchen Art, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases und insbesondere im Bereich des Katalysators einem Soll-Wert angenähert wird, der nahe dem stöchiometrischen Gleichgewicht liegt. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird also in einem Bereich stromabwärts der Brennkammer derart verändert, dass ein Sauerstoffüberschuss im Abgas reduziert oder auf Null gesenkt wird. Innerhalb der Brennkammer kanninsbesondere vor und während der Verbrennung - ein anderes und deutlich höheres Luft-Kraftstoff-Verhältnis vorliegen.The addition of fuel to the exhaust gas takes place in such a way that the air-fuel ratio of the exhaust gas, and in particular in the area of the catalytic converter, approaches a setpoint value that is close to the stoichiometric equilibrium. The air-fuel ratio is thus changed in a region downstream of the combustion chamber in such a way that an excess of oxygen in the exhaust gas is reduced or reduced to zero. A different and significantly higher air-fuel ratio can be present inside the combustion chamber, in particular before and during the combustion.
Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird auch als Lambda-Wert bezeichnet. Für den Verbrennungsprozess in einem Dieselmotor muss - insbesondere im weiter unten erläuterten Hochlast-Betrieb mit einem konventionellen Dieselkraftstoff - vor oder während der Zündung des Luft-Kraftstoffgemischs in der Brennkammer ein Lambda-Wert vorgesehen werden, der deutlich über 1 liegt, der also beispielsweise den Wert 1,3 oder höher hat. Wenn der Lambda-Wert vor oder während der Verbrennung von konventionellem Dieselkraftstoff im Bereich des stöchiometrischen Gleichgewichts liegt, d.h. Lambda ist gleich 1 oder Lambda im Bereich von 1,05 bis beispielsweise 1,1 oder 1,15, wird bei der Verbrennung eine unzulässige Menge an Ruß erzeugt.The air-fuel ratio is also known as the lambda value. For the combustion process in a diesel engine - especially in the high-load operation with a conventional diesel fuel explained below - a lambda value must be provided before or during the ignition of the air-fuel mixture in the combustion chamber that is significantly above 1, i.e., for example Has a value of 1.3 or higher. If the lambda value before or during the combustion of conventional diesel fuel is in the range of the stoichiometric equilibrium, i.e. Lambda is equal to 1 or lambda in the range from 1.05 to, for example, 1.1 or 1.15, an inadmissible amount of soot is produced during combustion.
Bei Benzinmotoren ist es demgegenüber möglich, ohne eine übermäßige Rußerzeugung ein Luft-Kraftstoff-Gemisch nahe dem stöchiometrischen Gleichgewicht vorzusehen, d.h. Lambda ist gleich oder kleiner 1,0. Deshalb ist es bei Benzinmotoren möglich, mit einem besonders einfach und kostengünstig aufgebauten Drei-Wege-Katalysator eine effiziente Stickoxid-Reduktion durchzuführen.In the case of gasoline engines, on the other hand, it is possible to provide an air-fuel mixture close to the stoichiometric equilibrium without excessive generation of soot. Lambda is equal to or less than 1.0. In gasoline engines, it is therefore possible to carry out an efficient nitrogen oxide reduction with a particularly simple and inexpensive three-way catalytic converter.
Bei herkömmlichen Dieselmotoren ist durch den SauerstoffÜberschuss im Abgas eine Nutzung des Drei-Wege-Katalysators ausgeschlossen, weil dieser nur in einem engen Lambda-Wertebereich um Lambda ist gleich 1,0 funktioniert.In conventional diesel engines, the excess oxygen in the exhaust gas means that the three-way catalytic converter cannot be used because it only works in a narrow lambda value range around lambda = 1.0.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird für einen Diesel-Hybrid-Antrieb bzw. für die offenbarungsgemäße Antriebsvorrichtung ein neuer Betriebsmodus vorgesehen, der als Hochlast-Betrieb bezeichnet wird.In the context of the present invention, a new operating mode is provided for a diesel hybrid drive or for the drive device according to the disclosure, which is referred to as high-load operation.
Im Hochlast-Betrieb wird durch die oben genannte Nach-Motor-Injektion, bei der eine bestimmte Nach-Motor-Beigabemenge an Kraftstoff in das Abgas beigegeben wird, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis für das Abgas (zumindest) hinter dem Motorauslass verändert und dem stöchiometrischen Gleichgewicht angenähert. Auf diese Weise wird es ermöglicht, auf eine teure selektive Katalyse und die zugehörige Urea- oder Ammoniak-Einspritzung zu verzichten.In high-load operation, the above-mentioned post-engine injection, in which a certain post-engine added amount of fuel is added to the exhaust gas, changes the air-fuel ratio for the exhaust gas (at least) downstream of the engine outlet and the approximated stoichiometric equilibrium. This makes it possible to dispense with expensive selective catalysis and the associated urea or ammonia injection.
Zusätzlich ist vorgesehen, dass im Hochlast-Betrieb eine Bedarfsmenge für eine Kraftstoff-Beigabe im Dieselmotor als In-Motor-Beigabemenge ermittelt wird. Die In-Motor-Beigabemenge kann zusätzlich zu der Nach-Motor-Beigabemenge zumindest zeitweise erforderlich sein, um die Annäherung des Lambda-Werts an das stöchiometrische Gleichgewicht zu ermöglichen. Insbesondere kann durch die präzise steuerbaren Kraftstoffinjektoren, die in der Regel ohnehin am Dieselmotor vorgesehen sind, eine im Hinblick auf die Einspritzmenge sowie im Hinblick auf das Einspritz-Timing besonders genaue Beigabe von zusätzlichen Kraftstoff erfolgen. Somit kann durch die In-Motor-Beigabemenge beispielsweise eine Fein-Annäherung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Abgas an den Soll-Wert erfolgen, während durch die Nach-Motor-Beigabemenge eine Grob-Annäherung erfolgt.In addition, it is provided that, in high-load operation, an amount required for adding fuel to the diesel engine is determined as an in-engine adding amount. The in-engine addition amount can be required at least temporarily in addition to the after-engine addition amount in order to enable the lambda value to approach the stoichiometric equilibrium. In particular, the precisely controllable fuel injectors, which are generally provided on the diesel engine anyway, allow additional fuel to be added particularly precisely with regard to the injection quantity and with regard to the injection timing. Thus, for example, the in-engine added amount can be used to achieve a fine approximation of the air-fuel ratio in the exhaust gas to the target value, while the post-engine added amount provides a rough approximation.
Die Nach-Motor-Kraftstoffbeigabe kann bevorzugt durch eine Vorsteuerung gesteuert sein, während die In-Motor-Kraftstoffbeigabe durch eine Regelung erfolgen kann.The post-engine fuel addition can preferably be controlled by a pilot control, while the in-engine fuel addition can take place by a regulation.
Die In-Motor-Beigabemenge kann auf beliebige Weise und durch ein beliebiges Gerät oder Verfahren ermittelt werden, bevorzugt durch die Steuereinrichtung der Antriebsvorrichtung und weiterhin bevorzugt durch einen Soll-Ist-Vergleich, d.h. einen Vergleich des tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases (Ist-Wert) mit einem Soll-Wert. Das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases wird bevorzugt in einem Bereich stromabwärts der Nach-Motor-Kraftstoffbeigabe ermittelt, insbesondere durch einen Lambda-Sensor.The amount to be added in the engine can be determined in any way and by any device or method, preferably by the control device of the drive device and further preferably by a target / actual comparison, i.e. a comparison of the actual air-fuel ratio of the exhaust gas (actual value) with a target value. The actual air-fuel ratio of the exhaust gas is preferably determined in a region downstream of the post-engine fuel addition, in particular by a lambda sensor.
Die Steuereinrichtung der Abgas-Nachbehandlungsvorrichtung erzeugt bevorzugt weiterhin eine Beigabe-Steueranweisung für den Dieselmotor, damit an oder im Dieselmotor im Hochlast-Betrieb die In-Motor-Beigabemenge an Kraftstoff beigegeben wird.The control device of the exhaust gas aftertreatment device preferably also generates an addition control instruction for the diesel engine so that the in-engine addition amount of fuel is added to or in the diesel engine in high-load operation.
Für die Ermittlung der In-Motor-Beigabemenge kann insbesondere ein Ist-Lambdawert bzw. ein tatsächliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Abgas stromabwärts zu der Nach-Motor-Kraftstoffbeigabe durch einen Lambda-Sensor gemessen werden, der bevorzugt in der Nähe des Katalysators angeordnet ist, insbesondere im Eingangsbereich des Katalysators oder in Strömungsrichtung des Abgases zwischen der Kraftstoff-Beigabevorrichtung und dem Katalysator.To determine the in-engine added amount, in particular an actual lambda value or an actual air-fuel ratio in the exhaust gas downstream of the after-engine fuel addition can be measured by a lambda sensor, which is preferably arranged in the vicinity of the catalytic converter is, in particular in the entrance area of the catalytic converter or in the flow direction of the exhaust gas between the fuel addition device and the catalytic converter.
Die In-Motor-Beigabemenge kann auf Basis einer ermittelten (Rest-) Abweichung zwischen dem Soll-Wert und dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases berechnet werden.The in-engine addition amount can be calculated on the basis of a determined (residual) deviation between the target value and the actual air-fuel ratio of the exhaust gas.
Die Nach-Motor-Beigabemenge ist bevorzugt größer und insbesondere deutlich größer als die In-Motor-Beigabemenge.The amount added after the engine is preferably greater and, in particular, significantly greater than the amount added in the engine.
Durch den zusätzlichen Kraftstoff, der durch die In-Motor-Kraftstoffbeigabe eingespritzt wird, kann eine überschüssige Leistung erzeugt werden, die über die reguläre Leistungsanforderung hinausgeht, die beispielsweise gemäß der Gaspedalstellung des Fahrzeugs oder gemäß einer sonstigen Lastanfrage ermittelt worden ist. Eine solche überschüssige Leistung des Dieselmotors könnte zu einem unerwarteten Fahrverhalten führen.The additional fuel that is injected by adding fuel to the engine can generate excess power that exceeds the regular power requirement that has been determined, for example, according to the accelerator pedal position of the vehicle or according to another load request. Such excess power from the diesel engine could result in unexpected driving behavior.
Dem Fachmann ist bekannt, dass ein übermäßiger Betrieb eines Motors durch verschiedene Parameter charakterisierbar ist, die insbesondere einzeln oder in Kombination verwendbar sind. Ferner ist dem Fachmann bekannt, dass für die Charakterisierung des Betriebs eines Motors Parameter mit verschiedenen Zeitbezügen verwendbar sind, d.h. bspw. Momentan-Parameter, Kurzzeit-Parameter und Dauer-Parameter. Der Begriff „Leistung“ soll im Rahmen der vorliegenden Offenbarung als Oberbegriff für diese verschiedenen Parameter gelten. Er umfasst also sowohl eine „mechanische Leistung“, als auch eine „mechanische Arbeit“ oder ein „Drehmoment“. Der Begriff Leistung wird stellvertretend für die diversen möglichen Parameter verwendet. Ergänzend wird der Begriff „Drehmoment“ verwendet. Der Fachmann kennt die physikalischen Phänomene, die beim Betrieb eines Dieselmotors und eines Elektromotors in einem Hybrid-System auftreten können. Ihm ist bekannt, dass das Drehmoment eines Verbrennungsmotors wesentlich von der verbrannten Kraftstoffmenge abhängt, weshalb das Drehmoment ein besonders häufig verwendeter Parameter ist. Ihm ist weiterhin bekannt, dass dieselbe Leistung durch verschiedene Kombinationen von Drehzahl und Drehmoment erreichbar sind, und dass unter den verschiedenen möglichen Parametern, die vorliegend unter dem Begriff „Leistung“ zusammengefasst sind, umgerechnet werden kann.It is known to those skilled in the art that excessive operation of a motor can be characterized by various parameters that can be used in particular individually or in combination. It is also known to those skilled in the art that parameters with different time relationships can be used to characterize the operation of an engine, i. For example, momentary parameters, short-term parameters and duration parameters. In the context of the present disclosure, the term “performance” is intended to apply as a generic term for these various parameters. It thus includes both a “mechanical performance” and a “mechanical work” or “torque”. The term performance is used to represent the various possible parameters. The term “torque” is also used. Those skilled in the art are familiar with the physical phenomena that can occur when operating a diesel engine and an electric motor in a hybrid system. He knows that the torque of an internal combustion engine depends essentially on the amount of fuel burned, which is why the torque is a particularly frequently used parameter. He is also aware that the same performance can be achieved through different combinations of speed and torque, and that conversion can be carried out under the various possible parameters that are summarized under the term “performance”.
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ist vorgesehen, dass eine Kompensations-Steueranweisung für den Elektromotor erzeugt wird, damit die aus der In-Motor-Beigabemenge resultierende überschüssige Leistung oder das entsprechende überschüssige Drehmoment des Dieselmotors durch den Elektromotor aufgenommen wird. Die überschüssige Leistung kann insbesondere zum Laden des Fahrenergiespeichers verwendet werden und/oder zum Betrieb von elektrischen Verbrauchern am Fahrzeug.In the context of the present disclosure, it is provided that a compensation control instruction is generated for the electric motor so that the excess power resulting from the in-motor added amount or the corresponding excess torque of the diesel engine is absorbed by the electric motor. The excess power can in particular be used to charge the drive energy storage device and / or to operate electrical consumers on the vehicle.
Durch die Kombination der Kraftstoffbeigaben nach dem Motor und im Motor wird also eine besonders genaue Anpassung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Abgas im Bereich des Katalysators ermöglicht, insbesondere durch die Kombination einer etwas gröberen Vorsteuerung mit einer Fein-Regelung.The combination of the fuel additions after the engine and in the engine enables a particularly precise adjustment of the air-fuel ratio in the exhaust gas in the area of the catalytic converter, in particular through the combination of a somewhat coarser pilot control with a fine control.
Somit kann auch für den Dieselhybridantrieb ein Katalysator eingesetzt werden, der keine selektiven Katalyse-Eigenschaften aufzuweisen braucht, insbesondere kann (ausschließlich) ein sogenannter Stickoxid-Speicherkatalysator (LNT) oder (ausschließlich) ein Drei-Wege-Katalysator eingesetzt werden. Es ist alternativ oder zusätzlich möglich, eine Kombination aus einem Stickoxid-Speicherkatalysator (LNT) und einem Drei-Wege-Katalysator zu verwenden. Wiederum alternativ oder zusätzlich kann ein Katalysator für selektive Katalyse von Stickoxiden (SCR) eingesetzt werden, der aber ohne eine Harnstoff- oder Ammoniak-Einspritzung betrieben wird. Mit anderen Worten ist es ausreichend, dass die Antriebsvorrichtung nur über einen oder mehrere Katalysatoren verfügt, die Stickoxide aus dem Abgas (ausschließlich) durch eine Reaktion mit dem beigegebenen Kraftstoff entfernen. Die Beigabe eines separaten Reduktionsmittels, das kein Kraftsoff ist, ist somit nicht erforderlich.Thus, a catalytic converter can also be used for the diesel hybrid drive which does not need to have any selective catalytic properties; in particular, a so-called nitrogen oxide storage catalytic converter (LNT) or (exclusively) a three-way catalytic converter can be used. As an alternative or in addition, it is possible to use a combination of a nitrogen oxide storage catalytic converter (LNT) and a three-way catalytic converter. Again, as an alternative or in addition, a catalytic converter for selective catalysis of nitrogen oxides (SCR) can be used, which is operated without urea or ammonia injection. In other words, it is sufficient that the drive device only has one or more catalytic converters that remove nitrogen oxides from the exhaust gas (exclusively) by reacting with the added fuel. It is therefore not necessary to add a separate reducing agent that is not a fuel.
Die offenbarte Antriebstechnik umfasst als einen weiteren Aspekt, der für sich allein oder in Kombination mit dem vorgenannten Aspekt verwendet werden kann, ein Betriebsverfahren, in dem der Hochlast-Betrieb als einer von verschiedenen Betriebsmodi vorgesehen ist.The disclosed drive technology comprises, as a further aspect, which can be used alone or in combination with the aforementioned aspect, an operating method in which high-load operation is provided as one of various operating modes.
Besondere Vorteile für eine effiziente und/oder emissionsarme Nutzung der Antriebstechnik ergeben sich, wenn der Hochlast-Betriebsmodus in Abhängigkeit von einer Stickoxid-Umwandlungseffizienz und insbesondere in Abhängigkeit von einer Abgastemperatur sowie weiterhin in Abhängigkeit von einem Zustand des Hybridsystems ausgewählt wird, d.h. der momentanen Verfügbarkeit einer Antriebsunterstützung durch den Elektromotor oder der momentanen Möglichkeit einer Aufladung des Fahrenergiespeichers. Andere Betriebsmodi können so angepasst sein, dass einerseits eine besonders effiziente Stickoxidumwandlung stattfindet und andererseits die besonderen Vorteile des Dieselmotors, nämlich der niedrige CO2-Ausstoß genutzt werden.Particular advantages for an efficient and / or low-emission use of drive technology result when the high-load operating mode is dependent on a nitrogen oxide conversion efficiency and in particular dependent on an exhaust gas temperature and also dependent on a state of the Hybrid system is selected, ie the instantaneous availability of drive support from the electric motor or the instantaneous possibility of charging the driving energy store. Other operating modes can be adapted in such a way that, on the one hand, a particularly efficient nitrogen oxide conversion takes place and, on the other hand, the particular advantages of the diesel engine, namely the low CO2 emissions, are used.
Die Anpassung der anderen Betriebsmodi hat insbesondere den Vorteil, dass der Hochlast-Betriebsmodus nur in einem sehr geringen Zeitanteil des Fahrbetriebs genutzt wird, beispielsweise in weniger als 3% oder weniger als 1% der Fahrzeit. Auf diese Weise wird der Mehrverbrauch an Kraftstoff, der während des Hochlast-Betriebs durch die Kraftstoffbeigabe zum Abgas erzeugt wird, insgesamt auf ein Minimum reduziert und durch die Vorteile des Hybridantriebs ausgeglichen.The adaptation of the other operating modes has the particular advantage that the high-load operating mode is only used in a very small proportion of the driving time, for example in less than 3% or less than 1% of the driving time. In this way, the additional consumption of fuel that is generated during high-load operation by adding fuel to the exhaust gas is reduced to a minimum overall and compensated for by the advantages of the hybrid drive.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung angegeben.Further advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft und schematisch dargestellt. Diese zeigen:
-
1 : eine schematische Darstellung der Antriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung; -
2 : ein Schemadiagramm zur Erläuterung der Entstehung von Stickoxidmengen an einem Dieselmotor bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen; -
3 : ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung verschiedener Aspekte eines Betriebsverfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung.
-
1 : a schematic representation of the drive device according to the present disclosure; -
2 : a schematic diagram to explain the generation of nitrogen oxide quantities in a diesel engine under different operating conditions; -
3 FIG. 12 is a flow chart for explaining various aspects of an operating method according to the present disclosure.
Die Ansaugluft kann durch mindestens einen Kompressor (
Zur Energieversorgung des Elektromotors (
Der Dieselmotor (
Die Antriebsvorrichtung (
In der genannten Flussrichtung des Abgases (
Ein Betriebsverfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung sieht vor, die vorgenannte Antriebsvorrichtung zu betreiben, wobei das Betriebsverfahren eine Mehrzahl an Betriebsmodi umfassen kann, darunter zumindest einen Hochlast-Betriebsmodus (MODE 1), in dem die nachfolgend genannten Schritte ausgeführt werden.An operating method according to the present disclosure provides for operating the aforementioned drive device, wherein the operating method can comprise a plurality of operating modes, including at least one high-load operating mode (MODE 1) in which the steps mentioned below are carried out.
Kraftstoff wird in das Abgas (
Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist die Nach-Motor-Kraftstoff-Beigabemenge deutlich größer als die In-Motor-Beigabemenge. Insbesondere kann durch die Nach-Motor-Beigabemenge der wesentliche bzw. überwiegende Teil eines Sauerstoff-Überschusses im Abgas (
An oder in der Kraftstoffpassage (
Auf Basis des ermittelten oder bezogenen Wertes für das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases (
Die In-Motor-Beigabemenge wird im Dieselmotor (
Eine Vorgabe für die Injektionsart kann bestimmen, dass die In-Motor-Beigabemenge entweder vollständige im Rahmen einer Haupt-Injektion beigegeben werden soll, oder einerseits anteilig im Rahmen einer Haupt-Injektion und andererseits anteilig im Rahmen einer Post-Injektion.A specification for the type of injection can determine that the amount to be added in-motor is either to be added in full as part of a main injection or, on the one hand, proportionally as part of a main injection and, on the other hand, proportionally as part of a post-injection.
Wiederum alternativ kann eine Vorgabe für die Injektionsart umfassen, dass die In-Motor-Beigabemenge vollständig im Rahmen einer Post-Injektion beizugeben ist.Again as an alternative, a specification for the type of injection can include that the in-motor added amount is to be added in full as part of a post-injection.
Wenn die In-Motor-Beigabemenge zumindest anteilig im Rahmen einer Haupt-Injektion erfolgt, wird etwaig mehr Kraftstoff in der Brennkammer (
Nachfolgend wird der Begriff überschüssige Motorleistung (Pex) derart verwendet, dass dessen Bedeutung auch ein überschüssiges Drehmoment mit umfasst.In the following, the term excess engine power (Pex) is used in such a way that its meaning also includes excess torque.
Die Auswahl des Hochlast-Betriebsmodus (Mode 1) kann gemäß dem in
In einem ersten Schritt (
In einem Folgeschritt (
Die Dauerbetrieb-Nennleistung (Pr) kann in Abhängigkeit von einem Aufbau und etwaig Testwerten an dem Dieselmotor (
Die Abgas-Nachbehandlungsvorrichtung (
Thermische Schädigungen treten häufig zuerst an den Turbinenschaufeln einer solchen Hochdruck-Turbine (
Grundsätzlich wird von dem Dieselmotor (
Mit einer Steigerung der in der Brennkammer (
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ist vorgesehen, dass besonders hohe Soll-Leistungen (P*) zunächst dadurch abgedeckt werden, dass durch den Elektromotor (
Wenn dieser Fall eintritt, was beispielsweise bei einer längeren Bergauffahrt des Fahrzeugs geschehen kann, wird der Hochlast-Betriebsmodus (Mode 1) (Schritt
Durch die zusätzliche Beigabe von Kraftstoff in das Abgas (
Infolge der Beschränkung der Abgabeleistung des Dieselmotors wird eine Überlastung der Abgas-Nachbehandlungsvorrichtung (
Da während des Hochlast-Betriebsmodus die überschüssige Abgabeleistung (Pex) des Dieselmotors (1) über den Elektromotor (
Wenn in Schritt (
Durch das Betriebsverfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung wird somit erreicht, dass auch ohne eine aufwendige Harnstoff- oder Ammoniak-Beigabe eine effiziente Stickoxid-Reduktion in Betriebsphasen ermöglicht wird, in denen eine hohe Leistungsabgabe vom Dieselmotor (
Das Betriebsverfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst weiterhin Anweisungen und Maßnahmen, um eine unzureichende Stickoxidumwandlung in Folge einer zu niedrigen Abgastemperatur (T_Ex) zu begrenzen oder auszuschließen. Das Betriebsverfahren kann hierzu insbesondere vorsehen, dass gemäß Schritt
Solange also gemäß Schritt
Wenn jedoch gemäß Schritt
In dem Betriebsverfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung ist weiterhin vorgesehen, dass in Betriebszuständen, in denen die Abgastemperatur (T_Ex) zwischen dem unteren Schwellenwert (T1) und dem oberen Schwellenwert (T2) liegt (Schritt
- - Gemäß Schritt
S23 unter gleichzeitiger Ladung des Fahrenergiespeichers (29 ) erfolgen soll, in dem die Abgabeleistung (Pd) des Dieselmotors oberhalb der Soll-Leistung (P*) gewählt wird, und der Überschussbetrag der Leistung von dem Elektromotor aufgenommen wird; oder ob - - die Soll-Leistung gemäß Schritt
S14 vollständig durch die Abgabeleistung (Pd) des Dieselmotors erbracht werden soll; oder ob - - eine elektrische Antriebsunterstützung gemäß Schritt
S33 erfolgen soll, bei der die Soll-Leistung (P*) nur zum Teil durch die Abgabeleistung (Pd) des Dieselmotors und ergänzend durch die Abgabeleistung (Pel) des Elektromotors gedeckt wird.
- - According to step
S23 with simultaneous charging of the driving energy storage (29 ) is to take place in which the output power (Pd) of the diesel engine is selected above the target power (P *), and the excess amount of the power is absorbed by the electric motor; or if - - the target performance according to step
S14 is to be provided entirely by the output power (Pd) of the diesel engine; or if - - an electric drive support according to step
S33 is to take place in which the target power (P *) is only partially covered by the output power (Pd) of the diesel engine and additionally by the output power (Pel) of the electric motor.
Es ist zu beachten, dass bei der Ausführung gemäß Schritt
Alternativ oder zusätzlich zu den vorgenannten Merkmalen können weitere Maßnahmen die Kosteneffizienz sowie die Stickoxidumwandlungseffizienz der offenbarten Antriebstechnik begünstigen.As an alternative or in addition to the aforementioned features, further measures can promote the cost efficiency and the nitrogen oxide conversion efficiency of the disclosed drive technology.
Stromaufwärts zu dem Katalysator (
Um die Erzeugung von Stickoxiden im Verbrennungsprozess zu optimieren, kann die Antriebsvorrichtung (
An oder in der Abgasrückführungsvorrichtung (
In einer Ansaugpassage (
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann als Kraftstoff ein rußarm oder rußfrei verbrennender synthetischer Dieselkraftstoff verwendet werden. Insbesondere im Hochlast-Betrieb (MODE 3) kann hierdurch der Dieselmotor (
Abwandlungen der Erfindung sind in verschiedener Weise möglich. Insbesondere können alle zu den Ausführungsbeispielen geschriebenen, gezeigten oder in sonstiger Weise offenbarten Merkmale beliebig miteinander kombiniert oder gegeneinander ersetzt werden.Modifications of the invention are possible in various ways. In particular, all of the features written, shown or otherwise disclosed for the exemplary embodiments can be combined with one another or replaced with one another as desired.
Die Antriebsvorrichtung (
BezugszeichenlisteList of reference symbols
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018124922.5A DE102018124922B4 (en) | 2018-10-09 | 2018-10-09 | Diesel hybrid drive technology with urea-free NOx conversion |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018124922.5A DE102018124922B4 (en) | 2018-10-09 | 2018-10-09 | Diesel hybrid drive technology with urea-free NOx conversion |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102018124922A1 DE102018124922A1 (en) | 2020-04-09 |
DE102018124922B4 true DE102018124922B4 (en) | 2020-10-01 |
Family
ID=69886538
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102018124922.5A Expired - Fee Related DE102018124922B4 (en) | 2018-10-09 | 2018-10-09 | Diesel hybrid drive technology with urea-free NOx conversion |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102018124922B4 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115405445B (en) * | 2022-08-30 | 2023-06-23 | 河南工程学院 | Front-end intelligent purification device of exhaust gas recirculation system |
CN115977820B (en) * | 2023-02-02 | 2024-04-19 | 重庆赛力斯新能源汽车设计院有限公司 | Control method, system, terminal equipment and storage medium for reducing PN emission of vehicle |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102016115135A1 (en) * | 2015-08-20 | 2017-02-23 | Ford Global Technologies, Llc | A method of reducing NOx emissions from an engine |
-
2018
- 2018-10-09 DE DE102018124922.5A patent/DE102018124922B4/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102016115135A1 (en) * | 2015-08-20 | 2017-02-23 | Ford Global Technologies, Llc | A method of reducing NOx emissions from an engine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102018124922A1 (en) | 2020-04-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3475543B1 (en) | Method and device for the exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine | |
EP1161618B1 (en) | Method of desulfating an nox storage catalyst | |
DE102013209374A1 (en) | AIR INJECTION | |
WO2000023694A2 (en) | Method for reducing nitrogen oxide in the exhaust gases of an internal combustion engine operated with a lean mixture | |
DE102013209379A1 (en) | air injection | |
DE102011017486A1 (en) | Operating method for a motor vehicle diesel engine with an emission control system | |
DE102005013707A1 (en) | Motor vehicle with internal combustion engine and method for operating an internal combustion engine | |
DE102005061876A1 (en) | Method and device for controlling an exhaust aftertreatment system | |
DE102015216830A1 (en) | Method and apparatus for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine | |
DE102018124922B4 (en) | Diesel hybrid drive technology with urea-free NOx conversion | |
DE102019203061A1 (en) | Method for regenerating a NOx storage catalytic converter of an exhaust gas aftertreatment device | |
DE102016119211A1 (en) | Device and method for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine | |
WO2005045208A1 (en) | Method for the operation of an internal combustion engine | |
DE10016219A1 (en) | Control of hot regeneration stage in engine exhaust purification system, determines temperatures, flow rate and composition, to control total energy input | |
DE102015005650A1 (en) | Method for operating an exhaust system of a vehicle | |
DE102021209417A1 (en) | Method, computing unit and computer program for determining an amount of air provided by means of an electric air pump in an exhaust system of an internal combustion engine | |
AT521758B1 (en) | Method and arrangement of a gasoline engine with an improved exhaust aftertreatment by means of an overrun fuel cut-off strategy | |
EP3683427A1 (en) | Exhaust gas treatment of an internal combustion engine | |
DE102016222801B4 (en) | Method for operating an exhaust gas aftertreatment system of an internal combustion engine, exhaust gas aftertreatment system for an internal combustion engine and internal combustion engine with such an exhaust gas aftertreatment system | |
DE102012022509A1 (en) | Method for performing regeneration in exhaust line of internal combustion engine mounted in motor vehicle, involves starting again fuel dosage, when predetermined temperature value has reached predetermined increment amount | |
EP4102036B1 (en) | Method for heating an electrically heated catalyst at idle | |
EP3561262B1 (en) | Combustion engine and method for operating a combustion engine | |
DE102021002188A1 (en) | Method of heating a catalytic converter | |
DE102005063204A1 (en) | Design and operation of a lean-running internal combustion engine with adapted exhaust aftertreatment | |
WO2023084015A2 (en) | Method for operating an internal combustion engine, a system for carrying out the method and an internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified | ||
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |